淺談“數字化教學在高中化學課堂中的應用”

孫言虹

摘要：數字化實驗室（DIS）是指由傳感器、數據采集器、計算機及相關數據處理軟件等構成的測量、采集、處理設備和與之配套的相應的實驗儀器裝備組成的實驗室。中學化學教學中引人數字化實驗室，不僅能彌補傳統實驗工具的缺陷，還能促進學生了解先進的科學技術，獲得科學的學習方法，培養思維能力，提高探究水平。

關鍵詞：數字化教學;數字化實驗探究;傳感器;中學化學教學

數字化教學分為課堂中數字化設備的應用和數字化實驗系統（DIS）兩個方面。而數字化實驗是由傳感器、數據處理器和相應數據處理軟件組成，能與計算機連接并進行定量采集和處理數據的實驗技術系統。數字化實驗室運用到高中化學教學中有很多優勢，可以彌補傳統中學化學實驗有些數據方面的欠缺，還可以促進學生對先進科技的感知，可以一定程度上促進與物理的接軌，獲得科學的學習方法，培養出學生對于具有具體實驗過程中科學數據產生變化的思維能力，提高化學實驗的探究水平。下面我將從數字化實驗的必要性、數字化教學的優勢兩個方面進行簡單的闡述。

（一）在中學教學中開展數字化教學的必要性

隨著新課程的改革與素質教育的深入，教育教學越來越注重學生科學探究與實驗的操作能力，尤其化學學科，化學實驗室中學化學的重要組成部分，是有效發展和提升學生科學、實踐探究能力，促進學生全面發展。特別強調的“研究性學習”大多都與實驗密切相關。

化學是一門抽象的學科，比如一些微觀粒子之間的反應，學生很難理解抽象的知識，教師也是用盡全力去解釋這些抽象的知識，比如必修一中離子反應方程式、選修四中鹽類的水解等難理解的知識，這些比較抽象的知識需要借助多媒體三維動畫，展示反應的過程，更加形象，學生更好的理解該知識點。

（二）開展數字化實驗在中學教學中的優勢

化學實驗過程“具體化”包括實驗過程數據具體性、可視性。這是學生學習化學過程分析所欠缺的思維，建立相關數據概念，理解化學相關規律的圖表認知基礎，是學會處理高考化學問題的關鍵所在，在高考化學試題中表現非常突出。

通過對于近些年高考化學試題的分析，可以發現“對化學知識的考查難度降低，讀圖能力大幅度提高”的趨勢，學生恰恰在這種解題能力上有所欠缺，實驗教學是一個讓學生感性地認識理性問題的橋梁，通過具體實驗讓學生直觀有趣的接受新知識。從而顯現出實驗融入化學教學課堂的重要性，也能有效發揮實驗在中學化學教學中的作用，為化學教學工作者完成教學任務提供便利。其中數字化實驗可以直觀有效的展現實驗數據，便于學生分析實驗結果，同時也提高了學生自主分析數據的能力，最主要的是將原本抽象的實驗現象具象化。所以進行數字化實驗可以幫助學生對于解題模型的理解，有助于提高學生的解題的能力。在數字化實驗中DIS傳感器會清晰的記錄實驗數據，客觀的向學生展示出實驗結果及整個過程中數據的變化，學生記憶更加深刻，對于過程中數據表現出來的圖像的理解更加深刻。例如，酸堿中和滴定中曲線的變化，學生通過傳感器可以準確判定實驗終點，對于整個過程中粒子的變化更加熟悉，更利于學生對于高中化學教學難點酸堿中和滴定中圖像的分析和計算的理解。

化學實驗中，一般實驗現象比較明顯，但實驗過程數據變化比較難以捉摸，學生很難理解整個過程的變化，而數字化實驗學生可以從根本上解決這個問題。有助于學生建立相關的圖表解題模型，有助于高考化學中比較難的圖像題目的解答。例如酸堿中和滴定，利用傳感器及數據處理軟件來解決酸堿中和滴定曲線的建立，有助于學生建立解題模型。再比如八水合氫氧化鋇和氯化銨的反應，吸熱反應的實驗現象確實比較明顯，但是傳統化學實驗對于過程中溫度的變化過程很難探究，如果用溫度傳感器及相關數據軟件則清晰的記錄整個過程溫度的變化，并且也能解決在保溫設備中溫度降低的最低點，加深學生的實驗結果的記憶。

在傳統的中學化學教學中，一些難理解的科學概念和原理，通過傳統實驗不容易讓學生理解，也需借助于數字化傳感技術的直觀演示、準確的數據分析和圖表展示，達到快速突破教學難點、優化教學過程及提高教學效率的目的。例如，講解離子反應離子濃度時，通過電導率DIS實驗，引人DIS技術后，就能實現微觀“可視化"，很好地反映溶液中的離子濃度變化情況，比起以往傳統教學，學生更能深刻的掌握知識點，而且可以活躍課堂氣氛。

總之，數字化教學進入高中化學課堂，不僅推動探究式的教學文化建設，活躍原本枯燥的化學課堂，使抽象知識（微觀粒子）具體化、形象化，促進教學質量提高。通過進一步的數字化化學課堂分析，總結如何應用數字化實驗、哪些知識需要利用三維動畫演示反應歷程等，進而創高效化學課堂。

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